花键轴冷滚压成形的分齿条件

过程 的影 响 ， 建立 冷 滚 压分 齿 运 动条 件 对 这种 新 型
的生产 工艺 及其 推广有 重要 的意义 ．
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１ 花键轴冷滚压成形过程
图 １为 花键 轴 冷滚 压成 形 的基 本 原理 图 ， 个 两
式 中： ｒ ｄ 为花键根 圆直径 ； ｈ 齿 根 圆 以上 的花 键 Ａｃ 为
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键 根 圆压 力角 ，ｆ ｒｃｓ（ ）口 为花 键顶 圆压 力 ＝ａｃｏ ．ａ
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角 ， ：ａｃｏ ） Ｓ 为 花 键 根 圆 弧 齿 厚 ， 一 口 ＝ ｒｃｓ（ ； ｆ ：
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（ ｎ ｉ ） 为花键顶圆弧齿厚， 一 号＋ｉ ａ ｎ ａ ｖ－ ｖｆ ｓ
任一齿的单齿截 面积 ； ｚ为花键齿数 ； ｄ 为花键基
圆直 径 ，ｂ ｄ ＝ｍＺ ｏ ； 花键 顶 圆直 径 ；ｆ 花 ｃｓａ ｄ 为 ａ为
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滚压轮同向旋转 ， 并以均匀的速度作径向进给运动，
花键 轴坯料 由可 以 自由旋 转 的夹 头 夹持 ． 滚 轮与 当 坯料接 触 时产生摩 擦 力 矩 ， 动 工件 旋 转 并使 其 产 带 生塑性 变形 ． 滚轮 以恒定 的旋 转和持 续 的径 向进 给 ， 连续 地 向坯 料施 压 ， 至成 形 为 与滚 轮 齿 廓形 状 相 直 应 的渐 开线 花键 ． 花键 冷滚压 成形过 程 ， 工件 齿型 从 成形角 度 出发 ， 将 滚 压 成 形 过 程 分 为 两 个 阶 段 ： 可 １ 始 接 触滚 压 至 工 件旋 转 半 周 ， 步分 齿 阶段 ； ）开 初 ２ ）工件旋 转半 周至滚 压成形 结束 ， 型成形 阶段． 齿
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花键轴 冷滚 压成 形 是 一 种新 兴 的少 无 切 屑 、 高
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收稿 日期 ：２ ０ —２０ ０ ８１－５ 基金项 目：国家 自然科学基 金 （０ ７ １ ５ ， ５ ６ ５ ４ ） 山西省科 技攻关 项
目（ ０ ６３ １７ ２０ ０ １４ ）
便在后续的滚压过程 中滚压轮能准确导入毛坯 凹槽 中实现进一步滚压 ， 直至获得合格的花键产品． 根据 这一特点 ， 可将这一阶段叫作初步分齿阶段， 对于整 个冷滚压过程， 初步分齿至关重要． 由于不具备分度 装置 ， 若一开始不能滚压出规定的齿数， 随后就无法 加 以校正 ， 则会 导 致 乱 齿 、 死 、 车 或 花键 周 节 累 卡 憋
第３ ５卷 第 ４期
２０ ０ ９年 ８月
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州
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Ｖ Ｄ ５ Ｌ３ Ｎｏ ４ ．
Ａ崞 ２ ０ ０９
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文 章 编 号 ：１７ －１６ ２ ０ ） ４ ０ ５ ４ ６ ３５ ９ （０ ９０ － ３ － ０ ０
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ａｓｆ ｒｔ ｅｆ ｒ ｔｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｏｄ ｒ ｌｉｇ ｆ ｒｆｅ ｌ ｒ ｄ ａ ｅ ｐｉ ｅ ｈ ｒ ｏ ｇ ａ ｕ — ｏ ｈ ｏ ｍａｉｎ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｆ ｌ－ｏ ｌ ｏ ｒ ｅｙ ｇ ａ ｕ ｔｄ ｓ ｌ ，ｔ ｅｅ ｉ ｎ ｒ ｄ ａ ｃ ｎ ｎ ｓ
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花键轴冷滚压成形的分齿条件
刘 志奇Ｌ ， 李旭东 ，李永 堂。
（ ．兰州理工大学 甘肃省有色金属新材料重点实验室 ， １ 甘肃 兰州 ７０５ ； ． ３ ０ ０ ２ 太原科技大学 机电工程学院。山西 太原 ００２ ） ３ ０ ４
摘 要 ：自由分度式花键冷滚压 成形工艺 ， 不具备分度装置 ， 成形过程 的分齿 阶段对整个 滚压过程 的成败至关 重要． 为保证冷滚压加工的正确分齿 ， 必须对影响冷滚压成形分 齿 阶段 的花键参 数和 滚压模 具几何参 数给 出限定条件． 按 照滚压成形前 后工件（ 花键 ） 体积不变 的原则给 出毛坯直径 的计算公式 ； 根据分齿 阶段花键毛坯 与滚压轮作 等线 速纯 滚动的运 动特征 ， 导保 证正确分 齿要求的滚压 轮齿顶圆直径公 式； 推 根据滚压 时的受力分析 ， 出旋转条 件及 给 滚压轮 的齿数条件 ； 分析 主轴 转速及径 向速度对 分齿时齿距累积误 差的影响． 对所 得结论进行 实验验证 ， 按照理论
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计算 的结构参数及工艺参数 ， 可以滚压 出 ４级精度 的渐开 线外花键 轴． 关键词 ：花键 ；冷滚压 ； 齿；齿距累积误差 分 中图分类号 ： Ｇ３ １ Ｔ ０ 文献标识码 ：Ａ
Ｑｕ ｌ ｃ ｔ ｎｏ ｏｈ ｇａ ｕ ｔ ｎｆｒｃ ｌ－ｏｌ ｇｆｒ ｔ ｎｏ ｐｉｅ ａｉ ａｉ ｆｔ ｔ ｒ ｄ ａｉ ｏ ｏｄｒ ｌｎ ｍａｉ ｆｓｌ ｉ ｆ ｏ ｏ ｏ ｉ ｏ ｏ ｎ
滚 压轮 之 间滚动 ， 在毛 坯被 旋转半 周 时 ， 并 在其 上 成 形 出与所需 花键 齿 数 、 距均 相 同的 凸起 与 凹槽 ， 齿 以
效率 、 高质量的花键加工生产方法 ． 引 它采用直接 滚 压成 形 ， 仅生产 效率 高 ， 不 而且 能改 善加工 表 面金
属组织 ， 使其表面质量得到较大的提高 ， 产品使用寿 命延长． 在冷滚压工艺的初始阶段 ， 应使毛坯在两个
作者简介 ： 刘志奇（９ ２）男 ， １７ 一， 山西大 同人 ， 士生 ， 博 副教授．
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积误差过大等现象 ， 使冷滚压成形失败． 初步分齿阶
・３ ・ ６
兰
州
理 工
大 学
学 报
第 ３ 卷 ５
段受花键参数、 毛坯直径、 滚压轮结构及冷滚压工艺 运动参数等多种因素的影响， 分析各种参数对分齿
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